高温干旱复合胁迫抑制夏玉米光系统Ⅱ性能降低籽粒产量

【目的】探究高温干旱复合胁迫降低玉米光合作用的深层次原因,为缓解高温干旱复合胁迫提供理论依据。【方法】选用登海605为试验材料,设置2个温度水平,分别为正常温度对照(昼(8:00-18:00)/夜(18:00-次日8:00)为30℃/22℃)和高温处理(昼/夜温度为38℃/28℃);2种水分条件,分别为正常供水对照(土壤含水量为田间持水量的70%-80%)和干旱处理(土壤含水量设置为田间持水量的50%-60%)。试验共4个处理,分别为对照(CK)、高温胁迫(H)、干旱胁迫(D)、高温干旱复合胁迫(HD),于开花期(VT)开始处理,分析不同胁迫处理下叶片气体交换参数、PSⅡ性能、光合关键酶活性、植株干物质积累及籽粒产量的变化。【结果】高温、干旱及复合胁迫均导致叶片叶绿素荧光参数FK占振幅F_(0)-F_(J)的比例(WK)、F_(J)占振幅F_(0)-FP的比例(V_(J))升高,损伤PSⅡ供体侧与受体侧,与对照相比,PSⅡ最大光化学效率(φ_(P0))、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过Q_(A)的其他电子受体的概率(Ψ_(0))、用于电子传递的量子产额(φ_(E0))、用于热耗散的量子比率(φ_(D_(0)))、用于还原PSⅠ受体侧末端电子受体的量子产额(φ_(R0))、以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)显著降低,抑制光能的吸收与传递;单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、捕获的用于还原Q_(A)的能量(TR_(0)/RC)及耗散的能量(DI_(0)/RC)显著增加,而用于电子传递的能量(ET_(0)/RC)显著降低,影响反应中心能量分配,降低PSⅡ活性反应中心数目,抑制PSⅡ性能。其中复合胁迫通过损伤供体侧和受体侧及活性反应中心加剧对PSⅡ性能的抑制。同时1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性降低,抑制光合碳同化。高温、干旱及复合胁迫通过降低PSⅡ性能及光合关键酶活性来降低净光合速率,与对照相比,VT+5 d净光合速率分别降低14.6%、31.4%、39.9%。光合速率降低抑制干物质积累及其向籽粒的转运,高温、干旱及复合胁迫下籽粒产量分别较对照降低80.3%、27.1%、84.0%。【结论】高温干旱复合胁迫主要通过抑制叶片PSⅡ性能来降低净光合速率,阻碍干物质积累,降低籽粒产量。复合胁迫对PSⅡ性能及籽粒产量的影响大于高温、干旱单一胁迫。

连作对平邑甜茶幼苗叶片光系统Ⅱ、活性氧及抗氧化酶活性的影响

以盆栽平邑甜茶(Malus hupehensis)幼苗为试材,探讨连作对叶片光系统功能的伤害机制及对活性氧含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明,连作条件下,平邑甜茶幼苗生物量减少,叶片净光合速率降低,PSⅡ受到损伤,其响应机制是:PSⅡ供体侧放氧复合体受到损伤,QA被过度还原,光合电子传递链中的QA-大量积累,PSⅡ反应中心和受体侧均受到显著性伤害,受体侧由QA向QB的传递受阻,电子传递链受到损害,大量能量积累导致光能过剩及活性氧浓度上升,对光系统造成氧化破坏,抑制光合作用。同时,以吸收光能为基础的性能指数降低,实际光化学效率减弱,PSⅡ激发能分配方式发生改变,植株叶片通过增加热耗散等消耗过多激发能来适应连作带来的胁迫环境。连作条件下,平邑甜茶幼苗叶片抗氧化酶系统与活性氧之间动态平衡被打破,加剧了脂膜过氧化程度,加重了对叶片的伤害。

高温胁迫对柑橘光合速率和光系统Ⅱ活性的影响

用红外CO2 分析仪和叶绿素荧光仪测定了温州蜜柑和脐橙叶片的净光合速率 (Pn)、初始荧光(Fo)、最大光能转换效率 (Fv/Fm)及电子传递速率 (ETR) .结果表明 ,与常温 (2 5℃ )相比 ,高温胁迫 (38～ 4 0℃ )使温州蜜柑和脐橙叶片的Pn、Fv/Fm及ETR下降 ,Fo升高 .胁迫 2 5d后温州蜜柑和脐橙叶片的Pn分别下降 5 5 .6 %和 39.8% ,Fv/Fm下降 2 2 .0 %和 6 .7% ,ETR下降 5 5 .0 %和 4 1.5 % ,Fo分别上升了 113.8%和 14 .9% .柑橘经高温胁迫后 ,在 2 5℃下处理 10d ,叶片的Pn、Fv/Fm、Fo及ETR恢复明显 .这些结果说明柑橘的光合速率下降与PSⅡ反应中心失活有关 .

室外盆栽条件下盐胁迫对甜高粱光系统Ⅱ活性的影响

室外盆栽条件下,设置2个NaCl浓度(100mmol L-1和200mmol L-1),调查盐胁迫对甜高粱光合特性和光系统II(PSII)活性的影响。结果表明,叶片Na+离子含量与Na+/K+比随盐浓度增加和处理时间延长而增加。净光合速率(Pn)、光系统II开放反应中心天线转化效率(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)和光系统II实际光化学效率(ΦPSII)随盐浓度的增加而降低,非光化学猝灭(NPQ)随盐浓度增加而增加;100mmol L-1处理组的Pn、Fv′/Fm′、qP和ΦPSII随处理时间延长有所恢复,但200mmol L-1处理组无此现象。光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)在100mmol L-1NaCl处理时变化较小,但在200mmol L-1NaCl处理时明显下降。短期盐胁迫未影响荧光诱导动力学曲线,而200mmol L-1NaCl处理5d后荧光诱导动力学曲线O-K和O-J相上升。进一步研究证明,PSII的失活速率在2个盐浓度下均无明显变化,而修复速率在200mmol L-1盐浓度处理5d后降低明显。因此,认为室外盆栽条件下盐胁迫造成甜高粱碳同化能力降低并改变PSII激发能分配;叶片Na+离子含量的大幅增加会导致PSII活性下降及光抑制,这与PSII失活速率无关,主要是失活PSII修复速率受抑制的结果。这对理解户外盐胁迫条件下C4作物的光抑制机制具有一定意义。

干旱胁迫对山葡萄左山二幼苗叶片光系统Ⅱ活性的影响

为深入研究干旱胁迫对山葡萄影响的生理机理和指导干旱地区山葡萄的生产栽培,以左山二的当年生扦插苗为试材,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术研究了干旱胁迫下山葡萄幼苗叶片的光系统活性。结果表明,随着干旱胁迫的加重,F0上升,Fv/Fm、PIABS及ψ0降低。JIP-test分析发现随着干旱胁迫的加剧叶绿素荧光诱导动力学曲线中J、I点升高,并出现明显的K点;同时反映单位面积叶片光能利用率的ABS/CS、ET0/CS等参数下降,而单位反应中心的性能有所增加,热耗散增加。说明严重的干旱胁迫使山葡萄叶片PSⅡ电子传递链供体侧和受体侧均受到伤害,抑制了光合电子传递,导致产生过量激发能,最终导致光合作用的下降。

热胁迫对连翘离体叶圆片光系统Ⅱ活性的影响

【目的】探讨高温对连翘离体叶圆片光系统Ⅱ活性和叶黄素循环脱环化程度的影响,揭示热胁迫下连翘叶片光合机构的行为特征,充实植物光能高效利用研究领域。【方法】以连翘为供试材料,在功能叶片主叶脉两侧打取直径为1 cm的叶圆片,采用热胁迫温度(26,31,34,37,40,43,46,49和52℃)和时间(5,25和45 min)组合处理,之后于26℃室内环境中暗适应30 min,利用叶绿素成像荧光仪(MINI-IMAGING-PAM)和QE65光谱仪分别进行叶绿素荧光参数和漫反射率的测定。【结果】在5,25,45 min热胁迫下,连翘叶片PSⅡ光化学活性Fv/Fm和实际光化学量子产量Y(Ⅱ)开始显著降低的温度分别为43,37,37℃和43,31,31℃。随着热胁迫温度和时间的增加,呈现出暗适应下最小荧光Fo和光化学荧光猝灭系数qP先减后增的变化、暗适应下最大荧光Fm大幅度降低、开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率F'v/F'm和PSII电子传输活性Fm/Fo迅速降低、调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)与非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)和值的趋饱和增加、PSⅡ与PSⅠ间的激发能分配不平衡偏离系数β/α-1先增后降的变化趋势。另外,叶黄素循环脱环化程度负相关的PRI与Y(NO)呈现相反变化趋势。【结论】在长时间较高的热胁迫温度下,连翘叶片的热胁迫伤害不仅会发生在PSⅡ蛋白复合体的多个位点,也会发生在整个光合机构,还会从暗反应的酶活性衰减转向PSⅡ活性衰减;同时,对热胁迫伤害的协调保护机制,一方面表现在过剩的激发能量会从以调节性能量耗散Y(NPQ)为主转向非调节性能量耗散Y(NO)为主,另一方面也可能会表现在通过调节PSⅡ与PSⅠ之间激发能分配平衡性的天线系统的状态转换上。

根区酸化对平邑甜茶叶片光系统Ⅱ活性及光合速率的影响

由于环境污染、酸雨沉降及氮素化肥过度使用等原因,中国土壤已出现大规模酸化现象（Guoetal.,2010）。据报道,目前,我国土壤酸化面积已占国土面积的20%以上,随着工农业生产的不断发展,酸化面积和程度逐渐增加（易杰祥等,2006）。酸化是pH下降的结果,

干旱对桑树叶片光系统Ⅱ活性的影响

栽植桑树既有防风固沙的生态价值,又具有增加农民收入的多种经济效益。随着国家"东桑西移,南蚕北移"工程的实施,栽桑业逐渐由湿润区域向干旱地区转移。干旱胁迫对于桑树光系统Ⅱ(PSⅡ)活性影响的生理机制尚不明确,该研究利用快速叶绿素荧光技术,研究干旱胁迫对桑树叶片PSⅡ活性的影响。结果表明:干旱胁迫导致叶片光系统Ⅱ活性受到明显的抑制,桑树叶片光反应中心潜在活性(F_v/F_o)和以光吸收为基础的光合性能指数(PI_(ABS))均显著低于对照,但干旱协迫对桑树叶片最大光化学效率(F_v/F_m)的影响不显著。干旱处理的桑树叶片PSⅡ电子受体侧的电子由Q_A向Q_B传递受阻,同时PQ库和Q_B的电子接受能力下降,进而增加了Q^-_A的积累量;同时PSⅡ电子供体侧放氧复合体(OEC)的活性下降,导致PSⅡ活性受到抑制。由此可知,重度干旱抑制桑树PSⅡ光化学活性的生理机制可能是降低PSⅡ受体侧电子传递能力,同时桑树叶片OEC活性也受到伤害。

杂种杨无性系的光系统Ⅱ放氧活性、光合色素及叶绿体超微结构对光胁迫的响应

用氧电极仪、红外CO2 气体分析仪及叶绿素荧光仪,结合透射电镜技术对几个杂种杨无性系在光胁迫下的光系统Ⅱ活性、光合色素及叶绿体超微结构进行了测定。随着预处理光强的增加,各无性系叶片的净光合速率和光系统Ⅱ放氧活性明显下降。二倍体无性系B1 1的光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)及实际光化学效率[(Fm′ -F)/Fm′]高于两个三倍体无性系B346和B342。强光下三倍体无性系B346的非光化学淬灭远高于B342和二倍体无性系B1 1。叶绿素含量和光合速率没有明显的线性关系,叶绿素a/b含量在自然光胁迫下存在季节变化,受强光胁迫 2个三倍体无性系的叶绿素a/b增大。预处理光强PFD超过 30 0 0 μmolphotons·m-2 ·s-1 ,各无性系的基粒类囊体片层结构遭到破坏,但二倍体无性系的类囊体片层结构受破坏程度较三倍体无性系轻。叶绿体蛋白合成抑制剂(硫酸链霉素,SM)

植物光系统Ⅱ(PSⅡ)应答非生物胁迫机理研究进展

植物生长过程受到一系列以环境因子(温度、干旱、盐和重金属等)为代表的非生物胁迫影响,进而阻碍以物质转化与能量代谢等为主要特征的光合进程。光系统Ⅱ(PSⅡ)是位于类囊体膜上的多亚基色素-蛋白质复合物,通过捕获光能完成水的光解和质体醌的还原,对植物生长发育尤为重要。一般来说,非生物胁迫会抑制PSⅡ的活性、影响PSⅡ的结构、阻碍电子传递和能量转换,而PSⅡ作为光合作用中最易受影响的部分,近年来与环境因子之间的关系备受关注。基于此,本文对主要非生物胁迫如温度、干旱、盐,以及重金属下植物PSⅡ的生理应答研究进行了归纳,并基于叶绿素荧光技术从PSⅡ的结构与功能、电子传递过程、光抑制与光保护等方面进行了综述。并对现有研究的不足提出了展望,为今后深入研究非生物胁迫下植物PSⅡ响应逆境胁迫过程中的生理与分子机制提供理论基础。

生物合理设计光系统Ⅱ抑制剂研究(Ⅵ)——2-氰基-3-甲硫基-3-烷氨(苄氨)基丙烯酸乙酯的合成及其Hill反应抑制活性

Based on targets structure and bio rational molecular design, the title compounds have been synthesized, all compounds have been confirmed by 1H NMR and elemental analysis. The Hill reaction inhibitory activity of all the title compounds was tested and the bioassay results indicate that some of them show a good inhibitory activity, the relationship between the structure and inhibitory was analyzed. [WT5HZ]

铜离子对钝顶螺旋藻完整细胞中光系统Ⅱ活性和藻胆体能量传递的影响

Cu2 + 抑制钝顶螺旋藻 ( Spirulina platensis)完整细胞中电子传递活性 ( H2 O→ MV) ,并抑制 PS 的放氧活性。低浓度的 Cu2 +处理 ,使钝顶螺旋藻细胞中藻蓝蛋白荧光发射峰位置蓝移、发射强度改变 ,表明藻胆体中能量传递发生了变化。Cu2 +处理纯化的藻蓝蛋白 ,使其在长波区 ( 61 6— 62 0 nm)吸收减小、荧光发射峰蓝移 ( 64 7nm→ 64 3nm) ;而变藻蓝蛋白不受影响 ,说明 Cu2 + 选择性作用于藻蓝蛋白。

新型光系统Ⅱ抑制剂的设计、合成和生物活性测定

根据药效团模型 ,合理设计并合成了新型光系统Ⅱ (PSⅡ )抑制剂化合物 ,进行了元素分析和红外、紫外及核磁数据表征 .希尔反应测试表明 ,所合成的化合物均具有抑制光系统Ⅱ电子传递功能的生物活性 ,有的化合物活性较高 ,为新型PSⅡ除草剂的开发显示了广阔的应用前景 .

蛋白质修饰剂、变性剂和活性氧对菠菜叶片光系统Ⅱ光失活的影响(英文)

菠菜叶圆片以活性氧、蛋白质修饰剂和变性剂结合强光处理半小时，检测叶绿素荧光动力学并与单照强光的对照作比较。加人H2O2、·O2、OH·和O2等活性氧加剧了PSⅡ的光抑制作用，Fv／Fm，qp和PSⅡ降低，qn和1—qp相应上升。4种蛋白质修饰剂NBS、DEPC、BDE和pCMB的处理，使叶片的Ch1荧光参数发生了与活性氧作用相类似的变化，尤以精氨酸残基修饰剂BDE的影响较为显著。SDS明显地影响FV和qp但未改变qN值。Gu－HC1导致qp完全丧失，qN达最大值。低浓度的脲素和DMSO略为降低PSⅡ活性和增大qN。结果认为对叶绿体蛋白构象或结构的任何改变皆引起光下PSⅡ光失活作用的增强。

光系统Ⅱ反应中心D1/D2/Cytb559复合物中存在一个与光化学活性无关的去镁叶绿素a

Photodamage of pheophytin a (pheo a) in the isolated photosystem Ⅱ (PSⅡ) reaction center D1/D2/Cyt b559 complex from spinach has been investigated by high performance liquid chromatographic method in detail. The results showed that: (1) There is one pheo a molecule which is not associated with the primary photochemistry in the PSⅡ reaction center complex. It may be considered that there are two different electron transfer branches in the PSⅡ reaction center just as in the purple bacterium photosynthetic reaction center. (2) The damaged pheo a may be attributed to the one bonding to the D2 protein comparing the D2 subunit in the PSⅡ reaction center with M subunit in the purple bacterium photosynthetic reaction center. (3) A possible arrangement model of redox cofactors in the PSⅡ reaction center was proposed based on our experiment.

阴离子表面活性剂存在下光系统Ⅱ中酪氨酸残基的性能研究

通过荧光光谱和富立叶变换红外 (FT IR)光谱研究了阴离子型表面活性剂 -十二烷基硫酸钠 (SDS)与光系统Ⅱ (PSⅡ )的相互作用 .结果表明 ,PSⅡ表现出酪氨酸荧光的特性 .在PSⅡ蛋白质内部 ,存在着 2 32nm处的组分与酪氨酸之间以及这两种氨基酸残基与叶绿素a之间的能量传递 .SDS的存在会使这些能量传递以及PSⅡ中蛋白的骨架结构和酪氨酸残基的结构发生改变 ,而变化方式又明显受SDS在溶液中聚集状态的影响 .低于其临界胶束浓度(cmc)时 ,SDS会促进蛋白质中 2 32nm处的组分与酪氨酸之间的能量传递 ,并且使酪氨酸残基处于极性更小的环境 ;而大于cmc时 ,SDS却产生相反的效应 .但不同浓度的SDS均会抑制酪氨酸残基至叶绿素a的能量传递 .

四季套袋微域温度环境对温室黄瓜果实品质及果面光系统Ⅱ活性的影响

采用聚丙烯拉伸透明膜袋T和聚乙烯淋膜白纸袋W对日光温室黄瓜‘津优39’进行套袋处理,研究了春夏秋冬4个季节日光温室黄瓜套袋对袋内微域温度环境、果实营养品质、果皮叶绿素含量、光系统Ⅱ(PSⅡ)动力学活性的影响。研究表明:套袋对黄瓜果实生长速率未产生显著影响,而通过袋面打孔或顶底部开口处理调控降低了果袋内微域温度,且与未套袋处理的对照CK接近。套袋处理后的黄瓜弯瓜度和叶绿素含量显著降低,并且夏季W处理显著增加了果实内维生素C含量,而套袋对其他季节果实内可溶性糖、维生素C和游离氨基酸含量均未产生显著影响。因此,套袋使瓜条更加顺直嫩绿,提高外观商品品质的同时并未对营养品质产生显著影响。然而,夏季的T袋内和冬季的W袋内,出现调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)明显降低,非调节性能量耗散量子产量Y(NO)相应升高的现象,呈现出光合机构在高温或低温逆境下光损伤现象加重的问题。

遮荫对刺五加叶片光合特性及光系统Ⅱ活性的影响

以刺五加为试材,研究了全光照(对照)和遮荫条件下(30%遮荫)刺五加叶片光合特性及光系统II活性。结果表明:刺五加全光照条件下较遮荫净光合速率(Pn)和气孔导度显著降低,而细胞间隙CO2浓度(Ci)显著升高。JIP分析发现,全光照条件下叶片的单位反应中心光能吸收(ABS/RC)和热耗散(DI0/RC)较遮荫处理显著升高。然而全光照条件下叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)、单位面积用于电子传递的光能(ET0/CS)较遮荫显著降低。全光照条件抑制了刺五加叶片PSⅡ电子供体侧、受体侧电子传递,最终导致光合作用能力下降。

霜霉病菌侵染对山葡萄“左山一”和“双丰”叶片光系统Ⅱ活性的影响

以"左山一"和"双丰"的1年生扦插苗为试材,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术,研究了山葡萄叶片被霜霉病菌侵染后的光系统活性,以深入研究霜霉病对山葡萄影响的生理机理。结果表明:山葡萄叶片感病后,随着时间的延长,相对可变荧光在J点和I点的值Vj和Vi逐渐上升,电子传递受体侧受到伤害,不同品种间对霜霉病的抗性也存在差异,"左山一"较"双丰"更抗病。

具放氧活性的光系统Ⅱ核心复合物的光谱特性和叶绿素蛋白质成分的研究

我们从菠菜叶片分离出一种具有高放氧活性的光系统Ⅱ(PSII)核心复台物.我们对这种PSII核心复合物进行了PSII光化学活性、吸收、荧光光谱特性和叶绿素蛋白质成分的研究.这种PSII核心复合物是一种不含PSI成分,又除去了LHC-Ⅱ的较纯,较小的具有高放氧活性(?)的单位.在文中对PSII反应中心叶绿素的吸收成分和CPa带进行了一些讨论.